地下水位變化可能導致的地質災害

① 為什麼開采地下水易造成裂縫，地面沉降，地面塌陷地質災害

受淺層地下水水位下降的影響，表層的土體失水嚴重，就會形成干縮裂隙以及回地面不均勻的沉降，在這種答情況下，一旦遇到較大的降水過程，降水滲入地下，沿著裂隙流動，對地層形成沖刷、潛蝕，就會使裂隙加寬、上延，發展到一定的程度露出地表，就形成了地裂縫。
大量的開發使用地下水資源，在集中開採的地區就形成了地下水降落漏斗，導致地層岩土力學平衡被破壞，粘性土層開始壓密釋水，造成地面沉降，地裂甚至發生地面塌陷等地質災害。
同時導致地下水位下降，水面與地表之間形成了一個空間，在沒有支撐的條件下，地面向下陷落，造成了地面塌陷。

② 為什麼開采地下水易造成地裂縫、地面沉降、地面塌陷等地質災害

地下水，是貯存於包氣帶以下地層空隙，包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之專中的水。廣泛埋藏於地表以屬下的各種狀態的水，統稱為地下水。超量開采地下水，一般可能會導致三種問題：一是引起水位的下降；二是產生區域性的地面沉降；三是可能會引起水質的變化。」沿海地區如果地下水開采過量，還會引起海水侵蝕、地下水咸化等更嚴重的危害。
受淺層地下水水位下降的影響，表層的土體失水嚴重，就會形成干縮裂隙以及地面不均勻的沉降，在這種情況下，一旦遇到較大的降水過程，降水滲入地下，沿著裂隙流動，對地層形成沖刷、潛蝕，就會使裂隙加寬、上延，發展到一定的程度露出地表，就形成了地裂縫。
大量的開發使用地下水資源，在集中開採的地區就形成了地下水降落漏斗，導致地層岩土力學平衡被破壞，粘性土層開始壓密釋水，造成地面沉降，地裂甚至發生地面塌陷等地質災害。
同時導致地下水位下降，水面與地表之間形成了一個空間，在沒有支撐的條件下，地面向下陷落，造成了地面塌陷。

③ 地鐵施工排出地下水後對地質結構會有什麼影響嗎

地下水是地質依存的環境之一，地下水影響著建築工程的穩定性。地下不僅可以通過開挖湧出，也可以人為地向地質體內充水，通過增加地下濕度來提高地下水的水位高度，但值得嚴肅考慮的是，這些措施也可能帶來不利影響，會誘發地質災害產生。據科學研究表明，地下水是誘發自然災害的最主要因素之一，而地質災害中更是達到70%～80%都與地下水的狀況不佳有關。因此地下水是地質工程設計者在設計地質工程過程中需要十分重視的一個因素。
二.地下水對建築工程的影響
當建築施工場地存在地下水時，必須要重視由於水位變化以及其腐蝕性和滲流破壞性等不良影響因素給工程施工帶來的不利影響。
1.地下水的水位變化給工程建築的不利影響。
站在地基和基礎的角度來看，地下水位的變化所帶來的後果是不利的。如果在地下水位的升降幅度變化不大的情況下，它所帶來的影響還並不明顯。一旦地下水位超過這一范圍值，在基礎底面以下壓縮層范圍內發生較大變化，就會產生嚴重的不利影響。水位上升超過一定值之後，會逐漸浸濕和軟化地下的岩土，這樣的結果就是使地基土的抗壓強度大大降低，增大了岩土的壓縮性能。當這種現象出現在是結構不夠穩定的濕陷性土、鹽漬土、膨脹性岩土等中時，會顯得更加嚴重，最後直至破壞建築物，並導致建築物的嚴重變形。如果建造的建築物帶有地下室，它的防潮、防濕效能會大大下降。在壓縮層范圍內如果地下水的水位下降，則會加重土壤的自重應力，從而導致基礎的附加沉降。值得一提的是，如果地基上的土壤土質不均勻，或者地下水位沒有在整體建築物的地下均勻而緩慢的下降，地質基礎就會由於受力不均勻而導致沉降。還有一點不可忽視的是，膨脹土或者粘土等土壤中的水分流失後會發生本身收縮，這同樣容易致使建築物變形或者遭致破壞。地下結構物由地下水產生的浮力而托起，在鋼筋混凝土水池空池產生不利荷載的情形下，如果因突降暴雨而導致的地下水位猛升，必然會嚴重破壞建築物的結構穩定。除此之外，當地上河流水位上漲時，會引起地下水水位同樣的上漲，這樣也就威脅到河流兩岸土壤的穩固性，如果是山區河流的話，這種地下水位的變化很可能破壞山谷兩岸的穩固，極易引發滑坡、泥石流。因此，在河流附近進行施工建造時，更應該要考慮周到，掌握該地地下水變化可能會給施工帶來的最大破壞，如果條件不允許，就要另擇場地進行建造。
2.地下水對建築施工的不利影響。
在影響安全施工的所有自然因素之中，地下水是需要第一位考慮。地下水對建築工程的不利影響體現在多個方面，主要有以下幾點：a.有些侵蝕性很強的地下水滲入，會逐漸侵蝕施工管材和它的基礎。b.施工排水可能改變地下水的動力條件，促使留存在基礎裡面的細顆粒逐漸成為流砂，構成威脅。c.在往下深挖時，承壓水可能會突然井噴。d.由人為的施工降水可能會導致岸坡的不穩定。e.把廢棄的水排水向外任意排出，可能會引起新的地基隱患。
3.地下水對開挖基坑帶來的影響。以排樁加錨桿為例來說明地下水帶來的影響。
3.1不管採取哪種計算方法，在設計支護結構的過程中，地下水的水位變化如何，都直接對它的荷載大小產生影響。這也可能造成支護結構的直接失效或者是位移的數值過大。
3.2地下水水位的變化可能通過降低錨桿和四周土體之間的緊密度來損耗建築物的抗壓力。
3.3地下水的變化不僅造成施工過程遇到各種困難，而且它會逐漸侵蝕支架結構，使得常常支護結構的穩定性下降。
3.4地下水水位變化不當可能造成侵蝕，破壞結構體系的整體穩定性。
3.5如果槽底的土質為粉土或者是砂土時，地下水位變化可能會導致基地的管涌和隆起。
4. 地下水的腐蝕性建築物的影響。
當地下水中鎂、氯及硫酸根離子的濃度比較高時，對鋼筋混泥土所產生非常的腐蝕作用會非常大。當地下水中的硫酸根離子和鋼筋混凝土相互作用時，會生成產生復硫酸鹽。它的體積會比原來增大2.5倍，這在很大程度上破壞了鋼筋混泥土的結構；此外，含有碳酸鈣和氫氧化鈣的混凝土會被帶酸性的地下水所腐蝕；氯離子不僅會腐蝕鋼筋，也會很大程度上侵蝕混凝土。
5.地下水帶來的流沙現象對建築施工的危害。
流沙在所有的地質災害中屬於危害較大的一類。流沙現象是由從下往上而滲流出來的地下水所產生的力量同土壤的有效重量大致相同時所造成的，這時候，原來土壤顆粒相互之間的應力就會逐漸消失，這樣就導致土壤顆粒處在半懸浮的狀態中，並且隨著水流而動。例如：如果挖地基的地方選擇在低於地下水位的地方，此時地基內的水位低於地基之外，如果不採取降水作業，就會導致地基內的地下水向上方滲流，這樣也就會很容易引發流沙現象的產生，最終導致基地坑底的泥沙向上翻湧，給建築施工過程帶來很大的困難，更有可能還會影響到地上建築物的安全穩固。為了防止這一現象的發生，可以採取在施工過程中增加滲流路徑、減少地基基坑裡外之間的水頭差的措施。。6.地下水沙土振動液化影響建築施工。
在沙土飽和後，由於震動的影響使其變得緊密，導致增加沙土顆粒間隙的水壓，而原來沙土顆粒之間的緊密度會大大減少，抗壓強度也會隨之降低。在振動次數增多的情況下，會不斷增加沙土孔隙之間的水壓，甚至會導致完全消耗完沙土顆粒之間的緊密度，最終使其處於半懸浮的狀態之中，沙土逐漸呈現液體化趨勢，直到最後沙土完全被液化掉。沙土在被液化後，會在地基裂縫處向上冒出形成井噴現象，最終地基完全失去作用，發生沉降。地上建築物也會塌陷。
7.地下水的凍脹作用對建築工程的影響
在嚴寒地區，當建築物地基內埋藏有地下水時，水分往往因凍脹作用而遷移和重新分布，形成冰夾層或冰錐等，促使地基凍脹、融沉，建築物則產生變形，輕者出現裂縫，重者危及使用，這種情況下，在凍結地區建築中必須慎重對待。
三.地下水的監測工作
在我國現階段，工程建築部門對地下水的監測還不夠完善，管理還處在十分混亂的狀態，往往都是事後才來進行處理和探討。而不能在事故發生前發現並採取解決措施。而地質災害預報預防工作至今仍然還是處在薄弱環節。由地震所引起的滑坡、泥石流，破壞力巨大，而地下水水位的變化在其中起著一定的誘發的作用。因此，地質災害監測工作顯得尤為重要，努力做好預防監測工作，可以獲得巨大的隱形價值，減輕人員傷亡和財產損失。而檢驗建築工程質量，也是作為預防報告地質災害的重要途徑。

④ 用有效應力原理分析地下水位下降，會引發什麼地質災害

地下水位升降會引起土抄體中有效應力的變化，從而會影響土的變形。 由有效應力原理б＝б『＋u 知： （1）當地下水位下降時，u減小，土中有效自重應力б『增加，使地基土的壓縮量增加，引起地表下沉； （2）當地下水位上升時，土中有效自重應力б『減少，引起地基承載力降低。 坡體內地下水位長期上升，會使土濕化，抗剪強度降低，最後導致土坡失去穩定，造成事故。

⑤ 如何理解地下水與地質災害的關系

地下來水與地質災害的關系：水自文地質是導致地質災害發生的主要因素之一，基本所有地質災害及大部分地質環境問題都與地下水有關,主要有滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、海水入侵、土壤鹽漬化、土壤荒漠化、水土流失、濕地退化、地下水污染等等,每一個都與地下水有直接或間接的關系。
地下水的地質作用 是地下水對岩層破壞和建造作用的總稱。地下水在流動過程中對流經的岩石可產生破壞作用，並把破壞的產物從一地搬運到另一地，在適宜的條件下再沉積下來。因此，地下水的地質作用包括剝蝕作用、搬運作用和沉積作用。

⑥ 地下水位下降會帶來什麼環境問題

1、出現水位下降，結果導致水資源短缺甚至枯竭。

2、區域性地下水水位下降還是地面沉降、岩溶塌陷、地裂縫等地質災害的主要誘發因素。

地下水水位下降原因主要是：

1、人為因素。比如說人類的過分開采利用等。

2、自然因素。比如說地震造成地勢的抬高、地下河道的下沉等；河流的改道；氣候的變化等。

(6)地下水位變化可能導致的地質災害擴展閱讀

地下水主要功能

地下水與人類的關系十分密切，井水和泉水是我們日常使用最多的地下水。地下水可開發利用，作為居民生活用水、工業用水和農田灌溉用水的水源。地下水具有給水量穩定、污染少的優點。含有特殊化學成分或水溫較高的地下水，還可用作醫療、熱源、飲料和提取有用元素的原料。

在礦坑和隧道掘進中，可能發生大量涌水，給工程造成危害。在地下水位較淺的平原、盆地中，潛水蒸發可能引起土壤鹽漬化；在地下水位高，土壤長期過濕，地表滯水地段，可能產生沼澤化，給農作物造成危害。

不過，地下水也會造成一些危害，如地下水過多，會引起鐵路、公路塌陷，淹沒礦區坑道，形成沼澤地等。同時，需要注意的是：地下水有一個總體平衡問題，不能盲目和過度開發，否則容易形成地下空洞、地層下陷等問題。

地下水作為地球上重要的水體，與人類社會有著密切的關系。地下水的貯存有如在地下形成一個巨大的水庫，以其穩定的供水條件、良好的水質，而成為農業灌溉、工礦企業以及城市生活用水的重要水源，成為人類社會必不可少的重要水資源，尤其是在地表缺水的乾旱、半乾旱地區，地下水常常成為當地的主要供水水源。

問題的另一面，由於過量的開采和不合理的利用地下水，常常造成地下水位嚴重下降，形成大面積的地下水下降漏斗，在地下水用量集中的城市地區，還會引起地面發生沉降。

此外工業廢水與生活污水的大量入滲，常常嚴重地污染地下水源，危及地下水資源。因而系統地研究地下水的形成和類型、地下水的運動以及與地表水、大氣水之間的相互轉換補給關系，具有重要意義。

⑦ 水與地質災害

一、降雨

黃土由粉土、粉質粘土組成，透水性一般較差，降雨一般不容易滲入形成上層滯水或潛水，一次降雨所引起的潛水位上升幅度不大，而且滯後現象明顯。所以，單純就降雨而言，似乎不會觸發滑坡、崩塌地質災害。但是，在黃土構造節理、卸荷與風化裂隙、落水洞、陷穴等發育部位，降雨可沿空隙下滲甚至灌入，在相對隔水部位形成上層滯水或飽水帶，增大岩土體重力、甚至形成孔隙水壓力，降低岩土體強度，從而觸發黃土滑坡、崩塌的發生。

據本次調查資料，地質災害主要發生在6～10月，與降雨量以及降雨特徵關系密切。如1986年6月調查區持續陰雨天，月降雨量達全年最高，日降雨量達35.9mm，在城區連續觸發寶塔山和鳳凰村2個滑坡。區內近年發生滑坡和崩塌頻次與多年月平均降水量呈明顯的正相關關系。

二、地表水

地表水與地質災害關系密切，這里主要指河流與水庫中的地表水。

黃土高原土質疏鬆，夏秋季多暴雨和大雨且時間集中。降雨在短時間內匯集，形成具有較強侵蝕能力的地表水流，塑造了黃土高原千溝萬壑的地貌形態，也常引發地質災害。河流發育期不同對地質災害的影響不盡相同。區內的延河、南川河及汾川河等幹流及較大的一級支流已進入老年期，河谷已達百米—數百米寬，河流下切進入基岩數米，基岩出露亦高達十數米，河谷內沖淤趨於平衡，流水對兩側坡腳侵蝕作用減弱，對地質災害的形成影響不明顯。在二三級支流內，基岩多有出露，河流下蝕受阻，側蝕作用較強，對谷坡的穩定性具有明顯的影響，在歷史上已引發較多的滑坡。滑坡堵塞河谷，滑體受流水沖刷侵蝕，大部不復存在；谷坡滑動後，亦達到較為穩定的狀態。在三四級或更小的溝谷內，主要為黃土溝谷，流水的下蝕和側蝕均存在，兩岸谷坡較陡，目前仍處於流水的侵蝕中，是滑坡、崩塌的多發地段，但這些地區由於地形條件差，人類活動相對較少，滑坡崩塌形成地質災害的概率較低。自實施退耕還林（草）政策以來，區內植被得到有效的保護和發展，河流溝谷中的水流明顯減少，地表水的侵蝕強度有所削弱，流水對地質災害的影響也漸趨緩和。

水庫或淤地壩附近，地表長期積水，最直接的影響是使地下水位抬升，在較大范圍內形成地下水，通過地下水對斜坡穩定性造成明顯影響。

三、地下水

研究區地形破碎，水土流失嚴重，地下水十分貧乏。但是，由於黃土節理裂隙發育，在斜坡地帶，在原生節理和構造節理的基礎上，發育了密集的風化、卸荷裂隙，甚至演化為黃土陷穴、落水洞，在暴雨過程中，降水匯集，沿節理、裂隙、陷穴、落水洞等通道快速下滲，在古土壤或基岩之上形成局部上層滯水，甚至潛水。地下水活動降低了黃土強度，改變了坡體應力狀態，常常觸發斜坡變形失穩。據研究，當黃土含水量＜18%時，黃土力學強度較高，坡體在直立的狀態下也可保持穩定；但如果＞20%，則強度降低很快，坡體穩定性亦變差。所以，地下水活動對斜坡變形失穩的影響作用十分明顯。地下水活動的影響作用主要表現在以下幾個方面：

一是斜坡上的上層滯水的存在，降低了土體強度，增加了土體的重量，易觸發斜坡變形失穩。

二是在連陰雨過程中或大雨之後，水分入滲途中在古土壤層受阻，使古土壤以上的土體含水量增大，雖尚未飽和或形成上層滯水。但是，由於含水量增大，降低了土體強度，也同樣觸發斜坡變形失穩。

三是水庫地表水轉化為地下水，影響地質災害。如河庄坪鎮趙家岸水庫蓄水，引起坡體內地下水位上升，在坡體前部形成泉水，斜坡變形導致居民房屋變形及牆體開裂，嚴重威脅居民安全。

⑧ 地下水開采引發的地質災害

在天然條件下，長期的地下水循環過程已經與岩石圈的地質過程建立了相對穩定的平衡關系。人類對地下水的開發利用一般會降低局部地區乃至大范圍內的地下水位，從而打破天然平衡狀態，使水圈與岩石圈朝著新的平衡狀態演變，其中的某些演變以地質災害的方式出現。

在一些斷陷盆地的平原區，開采鬆散沉積物中的地下水容易導致地面沉降。嚴重的地面沉降特別是不均勻地面沉降屬於地質災害。根據有效應力原理，含水層的水壓力在被開采之後將下降，沉積物承受的有效應力將增加並發生垂向壓縮，從而導致地面下沉。地面沉降並不全都是地下水開采引起的，也可能有構造沉降的影響，但地下水開采導致的災害性地面沉降要比其他原因所致的沉降速率大很多。發生這種災害性地面沉降的條件是：①含水系統具有較大厚度的欠固結軟弱岩士層，特別是發育大量黏性士夾層，這些地層的厚度往往是不均勻分布的；②區域性的地下水開采導致地下水位持續多年下降，下降幅度和地下水位漏斗的擴展范圍都很大；③地面上存在對地面沉降敏感的人類建築物。這些條件在國內外的許多地區都已經滿足。美國亞利桑那州的井灌平原區發育很厚的黏性士層，在1948～1969年間，地下水位下降了70～100m，地面下沉普遍超過1.2m，最大沉降量達到2.5m，嚴重的不均勻地面沉降破壞了輸水管線和道路。大型城市往往大量開采地下水作為生活用水，容易誘發地面沉降並對大城市的發展構成威脅。一些典型城市的最大累計沉降量為：美國長灘市9.5m，墨西哥城6.0m，日本東京4.6m，天津3.3m，上海2.6m。我國的長江三角洲、華北平原、西安地區等都受到地面沉降災害的困擾。表10.1給出了華北平原典型地區的地面沉降、地下水開采層和地下水位埋深等情況，從中可以看出，地下水位每下降1m會導致10～40mm的地面沉降量。

地裂縫是地下水開采引發地面沉降之後伴生的又一地質災害。地裂縫原本是構造地質活動形成的地表裂縫，但是不均勻地面沉降加劇了地裂縫的發育。截至2006年，河北省已經發現的地裂縫有482條，影響到70個縣市。河北柏鄉縣的一條地裂縫延伸長度達到8km，最寬超過1m，目視深度可達2m。西安地區到1999年為止，共發現11條地裂縫，基本呈北東走向，延伸長度多數超過5km，最長的超過20km。地裂縫對建築物有很大的危害。

表10.1 華北平原典型地區的地面沉降情況（截至2005年）

（據李國和等，2008）

碳酸鹽岩地區地下水的開采還可能誘發地面塌陷等具有一定突發性的地質災害。在石灰岩分布地區發育的溶洞和落水洞往往被第四系砂礫石、黏士等覆蓋，在地下水位較高的情況下，這些覆蓋物的有效荷重在承載范圍內。地下水開采或礦井的疏干會降低這些岩溶含水層的地下水位，同時降低對覆蓋物的承載能力或增加覆蓋物的有效荷重，從而可能誘發地面塌陷（圖10.1）。地下水的長期溶蝕和侵蝕、地下水在豐枯季節的水位大幅度波動都是岩溶塌陷的自然誘發因素，而地下水的強烈開采可以增加岩溶地面塌陷的發生頻率。據統計，我國岩溶塌陷區分布面積約為330×10⁴km²，已發生岩溶塌陷900餘處，塌陷坑約32000個（賀可強等，2005）。

⑨ 與地下水有關的地質災害與地質環境問題有哪些

基本所有地質災害及大部分地質環境問題都與地下水有關，主要有滑坡、泥石流、地面版塌陷、地面沉降、海水權入侵、土壤鹽漬化、土壤荒漠化、水土流失、濕地退化、地下水污染等等，每一個都與地下水有直接或間接的關系，哪個有疑問我可以祥答

⑩ 開采地下水產生的地質環境效應及變化趨勢

開采地下水在河北平原產生了一系列環境效應，主要有地面塌陷、地面沉降和海水入侵等。本次研究中，根據在人類活動作用下，在不同的自然技術地質體系中表現的不同環境效應，提出地質災害環境效應敏感區概念。在不同的地質災害環境效應敏感區，由於開采地下水，會產生不同的地質災害。人類大規模地下水開採在河北平原的各環境地質效應敏感區引起的環境效應有以下幾個方面。

一、地面塌陷

（一）分布

地面塌陷按形成條件可分為岩溶地面塌陷、礦區地面塌陷和第四系地面塌陷3種類型，以岩溶地面塌陷造成的危害最大。河北平原岩溶地面塌陷危害主要出現在隱伏岩溶地下水及上覆第四系孔隙水強烈開採的唐山市、秦皇島市柳江盆地水源地、邯鄲市、邢台西部岩溶區。唐山市岩溶塌陷達110處以上，其中因疏干礦床水和開采地下水引起的約28處。20世紀80年代以來，由於岩溶水及上覆第四系孔隙水大量開采，岩溶塌陷進一步發展，影響范圍達20km²。秦皇島市柳江盆地1983～1985年水源地勘察時出現9 處岩溶塌陷，1988年水源地投產後又出現286處岩溶塌陷坑及2條地裂縫，造成6個村莊兩所中學房屋破壞，直接經濟損失150萬元（姚玉致，1994）。依據目前河北平原岩溶地面塌陷發生的情況可以得出：河北平原上分布的淺埋覆蓋型岩溶發育帶是岩溶地面塌陷環境地質效應敏感區，即岩溶地面塌陷的多發地帶。

（二）影響因素分析

開采地下水、疏干礦床水以及地震作用均可誘發岩溶塌陷，初步統計，唐山市因地震導致的岩溶塌陷達80處以上，由開采地下水引起的約5 處（段永候等，1993）。由此我們可以認為：岩溶地面塌陷主要由地質構造、地震等自然因素所決定，而人類開采地下水只是誘發因素之一，且影響作用相對較小。但是，由於開采地下水引起岩溶地面塌陷往往發生在一些重要的地區，如水源地和城區，會產生較大的危害，因此，在地下水開采過程中，仍應加強對地面塌陷的監控工作。

二、地面沉降

（一）分布及成因分析

20世紀70年代以來，在河北平原地下水嚴重超采區，尤其是中東部平原至濱海平原深層水漏斗區，出現區域性大面積地面沉降，沉降速度及規模不斷增大。累計沉降量超過100mm的區域面積達3.6萬km²，占平原區面積的50%左右。沉降量大於600mm的區域面積0.5萬km²，佔8%，主要分布於滄州-冀棗衡地下水復合漏斗區。沉降速度日趨加快，如滄州市1970年出現9mm沉降，到1970～1986年，平均沉降速率為45.9mm/a，1986～1990年為96.8mm/a。衡水市1970～1988年沉降速率平均16mm/a，1988～1990年加快至25.5mm/a。

我國的東部地區，因第四系鬆散沉積物厚度大，淺層以淤泥質軟土為主，因而屬於地面沉降環境地質效應敏感區。地層岩性、結構特徵是產生地面沉降的內在因素。而深層承壓水在近20餘年的大規模開采中，水位大幅度下降構成了地面沉降極為充分的外部條件。

（二）影響因素及趨勢分析

河北平原地面沉降是區域構造下沉、第四紀地質條件和地震活動等自然因素與地下水過量開采和石油天然氣開發等人類活動因素綜合作用的結果。各作用在不同地區及不同時間段是不相同的，例如在超采地下水引起的地面沉降過程中的地面隆起（表16-6和圖16-1）就表明：在開采地下水誘發的沉陷區，在某一特定時段內，仍表現為自然因素影響為主。

1968～1972年隨著邯鄲市地下水水位下降漏斗的形成，地沉速度增大，范圍擴展，一般地區沉速8～31.5mm/a，超過了沉降背景值。漏斗外圍地面沉降速率4.25mm/a，顯然受地下水水位下降控制。1972～1976年，邯鄲市區地面加彈11～21mm（圖16-1），可能與唐山地震有關，1976～1986年，隨地下水位下降速率增大，地面沉降速率也顯著增加（圖16-2），漏斗區沉降速度10.8～36.6mm/a，沉降范圍與漏斗區形狀十分相似，均呈南北向橢圓形分布。

圖16-1 邯鄲市地面沉降剖面圖

圖16-2 邯鄲市—棉地面沉降與地下水水位關系曲線

滄州市的地面沉降1970年開始發現，而地下水開采從1965年開始，以後開采量逐年增加，所以地面沉降與地下水開采不是同步發生，在開始階段（60年代）是滯後的，到了70年代則沉降量與開采量近似成正比關系，隨著開采量的增加地面不斷沉降。而80年代後盡管開采量大體固定，漏斗中心水位下降幅度變小，且有回升現象，但地面仍在持續下降（表16-6）。

表16-6 地面形變資料

（據任榮，1991）

綜上所述，對於河北平原地面沉降問題，從地面沉降觀測至目前的狀況，總的來看，可以認為人類活動因素，特別是超采地下水，在地面沉降的影響因素中是佔主導地位的。但是，應當注意：①在某一時段自然因素的主控性；②地面沉降相對於地下水水位下降的滯後性。也就是說，即使地下水水位不再下降，地面沉降仍將持續一段時間，而時間的長短主要由岩性和岩層厚度等內在因素控制。

三、海水入侵

（一）分布及成因

海水入侵一般是指過量開采地下水使地下水位低於海平面，造成海水沿含水層補給地下水，引起水質咸化的現象。河北省海水入侵主要地段在撫寧縣棗園地帶、秦皇島西部、赤土山-小薄荷寨-濱海林場三角地帶，入侵面積約50km²，入侵速率16～22m/a（姚玉致，1994）。棗園水源地在20世紀60年代海水入侵范圍很小，僅限於距海岸線兩側，當時抽水量為125萬m³/a。60年代以後開采量逐年增加，到 1989年開采量已達897萬m³/a，1991年開采量達到1724.8萬m³/a，使地下水位大幅度下降，形成以棗園為中心的水位下降漏斗。大量抽水改變了地下水天然流場，致使水源地南部的海水從三面沿含水層和河道向水源地大量補給，導致水源地水質逐漸惡化。

1991年7月引青濟秦工程通水後，棗園水源地，供水開采量開始減少，但海水入侵面積和Cl^-含量仍與 1986年相差不大，1992年 3月取樣分析結果 Cl^-含量 200～1255mg/L，入侵面積只有 17.5km²。在耀華玻璃廠一帶截止到 1991年入侵面積為2.7km²。以上這兩地區的海水入侵隨著地下水位的升降而變化，海水入侵范圍與地下水降落漏斗范圍有關。據此可認為海水與地下淡水在交界地帶維持著動態平衡，地下水量多時向海一側移動，地下水量減少，交界向陸移動。在自然狀態下，存在一個移動范圍，而人類開采地下水可以打破這個動態平衡。在赤土山與海濱林場南的赤土河一帶存在著一個4.63km²的海水入侵區，這里是地下水非開采區。距海邊約2.5km的19號觀測孔1990年TDS為10～16g/L；Cl^-含量為4007.8mg/L，而距海邊約0.5km的55 號觀測孔，TDS為5.1g/L，Cl^-含量為2136.4mg/L，這與淺部海水入侵相反，經物探電法測深，認為屬深部海水入侵，海水沿構造破碎帶入侵，其平衡面只受潮汐和降雨制約。

（二）影響因素及趨勢分析

根據以上海水入侵發生的情況，其原因可以概括為：①近海地區與海水連通的鬆散含水層和構造破碎帶構成海水入侵內陸地下水的通道；②超采地下水：地下水降落漏斗擴展到海岸或倒灌河溝邊時，會引起海水倒灌；③水利工程：由於水利工程減少了入海河水量和泥沙量，漲潮時，海水可以沿河道上溯，同時水利工程引起了河水對河口地區地下水補給量的減少；④溫室效應：海平面上升和地下水補給量減少是引起海水入侵的外部環境。海水入侵同樣發生在海水入侵環境效應敏感區且受其自然條件所控制。在湯河、洋河及戴河下游沖洪積扇，由於地下隔水層多呈條帶狀分布，沒有形成一個完整的隔水層，使得地下水地表水與海水之間存在著明顯的水力聯系。這種水文地質條件使它成為海水入侵環境效應敏感區。秦皇島的棗園地下水開采是當地海水入侵的主要誘發因素，目前，入侵規模主要與地下水開采強度有關。在赤土山一帶，則主要是自然條件導致，受潮汐、溫室效應等自然因素的影響。

雖然超采地下水是引起海水入侵的主要原因，但其發生和發展過程中存在著許多非確定因素，這里把它視為一個灰色系統，用灰色系統理論方法對秦皇島海水入侵體的規模發展趨勢進行了預測。預測結果（表16-7）表明：如果引青濟秦工程正常供水，秦皇島地區的海水入侵在目前的開采強度下，入侵面積會逐年減少。

表16-7 海水入侵規模

在河北平原的其他地區，如滄州等地，目前無海水入侵，主要是鹹水入侵淡水層，但不能排除在人類活動影響下的量變達到質變，特別是一定程度的量變會在地震等自然災害的影響下變成海水入侵環境效應敏感區，因此，仍應控制地下水開采，加強監控工作，以免受海水入侵危害。

四、小結

由於前人已針對上述地質災害在河北平原做了大量的工作，書中簡要引述了前人研究成果，提出了人類活動影響下的地質災害環境效應敏感區概念。大規模開采地下水在河北平原的不同地區產生了不同類型的災害，這說明對於同一種人類活動在不同環境效應敏感區會有不同的表現，也同時說明了自然地質、地理條件是河北平原地質災害的主控因素，而人類活動只是誘發因素。在一定時間段內（從地質災害的觀測之日至今），人類活動是重要影響因素，但不能排除在更小尺度的時間段內，在某些地區的自然因素仍會表現為主要影響因素，如開采地下水引起的地面沉降中的地面隆起現象。因此，要從不同時段、不同地區的角度來分析具體的環境效應。

討論：①地面沉降、地面塌陷和海水入侵是人類開采地下水所造成的直接災害，雖然前人已做了大量工作，但因危害尚存，所以還應該做進一步的工作以減少損失；②開采地下水所造成的地下水降落漏斗以及引起的地面塌陷和地面沉降引起了陸面水循環系統的改變，這個問題是應當被關心的一個課題。